智能嬰兒搖籃系統

余章平

【摘 要】本文介紹了由單片機控制的新型多功能嬰兒搖籃系統設計。單片機作為控制核心，該系統的功能是：當有哭聲信號時搖籃啟動，播放輕音樂，當有溫濕度報警信號輸入時，啟動報警系統，同時可以顯示設定溫度和嬰兒體溫狀態。

【關鍵詞】單片機；聲控；體溫檢測

一、引言

現代家庭大多是獨生子女家庭，父母對子女的嬰兒期培育非常重視。然而養育嬰兒是一件非常消耗時間和精力的事情，常常會與父母快節奏的工作生活產生沖突。有些父母因為夜間照顧嬰兒，長時間不能得到很好的休息，甚至嚴重影響了健康和正常的工作。據了解，有很多的上班族父母都會為照顧嬰兒而苦惱。有的父母并不能及時幫嬰兒換尿包。嬰兒夜間發燒，而父母不能及時發現并治理，從而導致嬰兒病情嚴重。種種情況說明了傳統的嬰兒床已經滿足不了當代人的需求。所以設計一款合適的搖籃不僅能保證嬰兒的健康成長，也能在很大程度上減輕父母的負擔，使父母不必為整夜照顧嬰兒而勞煩，從而保證大人和孩子都擁有更高的生活質量，這便是本設計的目的所在。

二、系統設計

本設計的系統框圖如圖1所示?？刂颇K由AT89S52單片機作為控制核心，硬件電路分為聲音檢測、溫度檢測、濕度檢測、電機驅動和報警等模塊。軟件部分應用單片機C語言實現了本設計的全部控制功能，包括溫度設置、電機驅動、狀態顯示、報警等。

其中，溫度檢測選用芯片18b20，因為它體積小，僅有一根數據線，系統簡單，可以將它放入嬰兒搖床里，當檢測到嬰兒的體溫高于或低于預先設定的范圍時，單片機就會發出報警信號。嬰兒哭聲的檢測電路模塊聲音傳感器模塊組成。 可以檢測周圍環境的聲音強度，雖然傳感器只能識別聲音的有無（根據震動原理）不能識別聲音的大小或者特定頻率的聲音 ，但能保證采集到的是嬰兒的哭聲，只有哭聲信號才能通過比較電路啟動搖籃。

實現的整體功能是：

①當嬰兒哭叫時通過聲控電路控制電機自動搖動；

②搖籃有定時功能：一定時間后停止搖動；

③當嬰兒尿床時通過濕度感應器的信號啟動自動報警；

④嬰兒體溫自動監護保溫功能：體溫傳感器在寶寶身上進行自動測溫，當寶寶體溫超過或低于正常值時會自動發出報警信號通知看護者關注嬰兒的狀況。

三、硬件設計：

（1）主控模塊 采用STC89C52芯片構成最小控制系統，STC89C52是一種帶8K字節閃爍可編程可檫除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機最小應用系統一般包括主控單片機芯片、電源電路、復位電路和晶振電路。

（2）顯示模塊 單片機應用系統中使用的顯示器主要有發光二極管顯示器，簡稱LED；液晶顯示器，簡稱LCD。結合本設計的特點，在這里系統的顯示采用發光二極管作為顯示器件。由于STC89C52單片機的I/O口驅動能力較弱，所以顯示部分的電路經過9014三極管放大電路后，驅動兩位共陰極LED數碼管的方式。

（3）檢測模塊 分為溫度檢測和聲音檢測，濕度檢測電路主要用集成濕度傳感器IH3605完成對嬰兒尿床的檢測。，此傳感器在片內可完成信號的調整，且精度高，線性好。聲音檢測是本系統設計中的一個關鍵部分，要求具有較好的靈敏度和抗干擾能力。駐極體傳聲器是一種微型聲電轉換器，這種傳聲器具有靈敏度高、頻率響應范圍寬和體積小等優點。在本系統中選用駐極體話筒作為聲音檢測部分的聲音傳感器，用其將聲音信號變換成電信號。所選前置放大電路如下，再通過電壓比較器連接到單片機的I/O口。

（4）報警及驅動模塊 報警系統有單片機及led和喇叭組成，當檢測到嬰兒啼哭或尿床時可發出警報，并驅動電機時搖籃搖起來或者發出音樂，注意的是于AT89S52單片機管腳最大直流輸出電流為15mA，不足以驅動電機，為了獲得較大的驅動電流，在單片機引腳和電機驅動引腳之間接入一個三極管，串聯一個電阻，三極管基極接單片機，集電極接地，發射極驅動電機，構成共集電極放大電路，來放大單片機輸出的電流。本文采用的三極管8550是一種低電壓，大電流，小信號的PNP型硅三極管，放大系數約為150，放大后的電機驅動電流可達到2A左右。在電機的正負引腳間反串一個二極管，用來保護三極管。

四、軟件設計

利用單片機豐富的內部資源完成智能嬰兒搖籃的各種功能，主程序的功能是負責濕度檢測、聲音檢測、溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次，并與設定的報警溫度相比較，若超出范圍就報警。

流程圖如上：

4.1主程序流程圖

整體原理圖如下：

五、結論

使用傳統嬰兒搖籃，需要看護者一直陪伴在嬰兒旁邊，不僅耗時而且往往使看護者很疲憊。智能嬰兒搖籃系統通過單片機的控制，實現了自動控制，減輕了嬰兒看護者的勞動負擔，促進了嬰兒的健康睡眠，提高了大人和小孩的生活質量。

參考文獻：

[1]王慶有. 光電傳感器應用技術.北京：機械工業出版社.2007.

[2]張義和，袁彩霞.例說51單片機（C語言版）.北京：人民郵電出版社.2008.